El IAC desarrolla su primer chip integrado fotónico para la instrumentación astrofísica

El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha desarrollado el primer circuito integrado fotónico completamente diseñado en sus instalaciones, un avance "pionero" que permitirá mejorar la instrumentación astronómica y desarrollar sistemas innovadores para la observación del cosmos.

En opinión de la institución científica, con este hecho "se posiciona a la vanguardia tecnológica", según ha afirmado en un comunicado.

"La instrumentación astrofísica terrestre y espacial presenta requerimientos tan particulares que, en muchas ocasiones, los sistemas o subsistemas comerciales no cumplen las especificaciones exigidas. Esto obliga a adquirir componentes a precios elevados o a encargar desarrollos personalizados a empresas externas, lo que incrementa significativamente los costos", detalla el IAC.

Desde 2019, como parte del Plan Estratégico del IAC, el Departamento de Electrónica del Área de Instrumentación ha trabajado en desarrollar las capacidades necesarias para diseñar y caracterizar circuitos integrados destinados a la instrumentación astrofísica.

Dicho trabajo permitió en 2022 la creación y puesta en marcha del Laboratorio de Circuitos Integrados (LABIC), que explora diversas tecnologías para el desarrollo de dispositivos más rápidos, eficientes y compactos, como la microelectrónica, es decir, circuitos electrónicos del orden de micrómetros (millonésimas de metro), y la fotónica integrada, que combina componentes ópticos en un único chip y emplea fotones (partículas de luz) en lugar de utilizar electrones para procesar información.

En el marco de sus primeros proyectos, LABIC ha desarrollado un prototipo de chip fotónico basado en fosfuro de indio (InP), un material semiconductor, como prueba de concepto para posibles aplicaciones en óptica adaptativa, técnica que permite compensar, en tiempo real, las distorsiones causadas por la atmósfera.

"La atmósfera terrestre distorsiona la forma de la onda de luz (frente de onda) proveniente de los objetos celestes, lo que genera imágenes borrosas en los telescopios. La óptica adaptativa actúa como una lente que se adapta constantemente para corregir estas imperfecciones, de modo que mediante sensores especiales mide con precisión las irregularidades del frente de onda y ajusta un espejo deformable para obtener imágenes más nítidas", detalla el IAC.

El chip fotónico desarrollado por el IAC permitiría aumentar en varios órdenes de magnitud la velocidad a la que se realiza el sensado del frente de onda.

“Este hito representa un gran paso adelante en el desarrollo de instrumentación astronómica y nos permitirá explorar el universo con mayor detalle”, ha apuntado Diego Portero Rodríguez, estudiante de doctorado en el IAC que ha desarrollado este circuito como parte de su tesis, dirigida por los ingenieros Hugo García Vázquez, también responsable del laboratorio LABIC, y José Javier Díaz García.

El chip tiene unas dimensiones de tan solo 2x8 mm, ya ha sido enviado para su fabricación y el equipo espera poder testarlo en los próximos meses.

“El diseño completo de este desarrollo convierte el IAC en uno de los pocos centros de investigación en el mundo pioneros en el uso de este tipo de tecnologías para la instrumentación astrofísica”, señala Luis Fernando Rodríguez, jefe del Departamento de Electrónica del Área de Instrumentación del IAC.

LABIC está integrado dentro del consorcio europeo EUROPRACTICE, la Asociación Española de la Industria de Semiconductores (AESEMI) y el ecosistema CanaryCHIP.

Además del diseño de circuitos integrados, este laboratorio tiene entre sus funciones: establecer colaboraciones con otros centros de investigación y empresas para desarrollar elementos para instrumentación astrofísica con microelectrónica y fotónica integrada; la publicación de resultados científicos; y la continua mejora de las capacidades del laboratorio a través de distintas fuentes de financiación.